1.1.1 Thành phần của khụng khớ ẩm
Khụng khớ xung quanh chỳng ta là hỗn hợp của nhiều chất khớ, chủ yếu là N2
và O2 ngồi ra cũn một lượng nhỏ cỏc khớ trơ, CO2, hơi nước . . .
- Khụng khớ khụ: Khụng khớ khụng chứa hơi nước gọi là khụng khớ khụ.Trong thực tế khụng cú khụng khớ khụ hồn tồn, mà khụng khớ luụnluụn cú chứa một lượng hơi nước nhất định. Đối với khụng khớ khụ khi tớnh toỏn thường người ta coi là khớ lý tưởng. Thành phần của cỏc chất khớ trong khụng khớ khụ đượcphõn theo tỷ lệ phần trăm sau đõy:
Bảng 1.1. Tỷ lệ cỏc chất khớ trong khụng khớ khụ
- Khụng khớ ẩm: Khụng khớ cú chứa hơi nước gọi là khụng khớ ẩm. Trong tự nhiờn chỉ cú khụng khớ ẩm và trạng thỏi của nú được chia ra cỏc dạng sau:
a) Khụng khớ ẩm chưa bĩo hũa: Là trạng thỏi mà hơinước cũn cú thể bay hơi thờm vào được trong khụng khớ, nghĩa là khụng khớ vẫn cũntiếp tục cú thể nhận thờm hơi nước.
b) Khụng khớ ẩm bĩo hũa: Là trạng thỏi mà hơi nước trong khụng khớ đĩ đạt tối đa và khụng thể bay hơi thờm vào đú được. Nếu tiếp tục cho bay hơi nước vào khụng khớ thỡ cú bao bao nhiờu hơi bay vào khụng khớ sẽ cú bấy nhiờuhơi ẩm ngưng tụ lại.
c) Khụng khớ ẩm quỏ bĩo hũa: Là khụng khớ ẩm bĩo hũa và cũn chứa thờm một lượng hơi nước nhất định. Tuy nhiờn trạng thỏi quỏ bĩo hồ là trạng thỏi khụng ổn
định và cú xu hướng biến đổi đến trạng thỏi bĩo hồ do lượng hơi nước dư bị tỏch dần ra khỏi khụng khớ .
Vớ dụ như trạng thỏi sương mự là khụng khớ quỏ bĩo hũa.
Tớnh chất vật lý và mức độ ảnh hưởng của khụng khớ đến cảm giỏc của con người phụ thuộc nhiều vào lượng hơi nước tồn tại trong khụng khớ.
Như vậy, mụi trường khụng khớ cú thể coi là hổn hợp của khụng khớ khụ và hơi nước. Chỳng ta cú cỏc phương trỡnh cơ bản của khụng khớ ẩmnhư sau:
- Phương trỡnh cõn bằng khối lượng của hổn hợp: G = Gk+ Gh
G, Gk, Gh
- Lần lượt là khối lượng khụng khớ ẩm, khụng khớ khụ và hơi nước trong khụng khớ, kg.
- Phương trỡnh định luật Dantụn của hổn hợp: B = Pk+ Ph B, Pk, Ph
– Áp suất khụng khớ, phõn ỏp suất khụng khớ khụ vàhơi nước trong khụng khớ, N/m2.
- Phương trỡnh tớnh toỏn cho phần khụng khớ khụ: Pk.V = Gk.Rk.T V - Thể tớch hổn hợp, m3;
Gk- Khối lượng khụng khớ khụ trong V (m3) của hổn hợp, kg; Rk- Hằng số chất khớ của khụng khớ khụ, Rk= 287 J/kg.K T - Nhiệt độ hổn hợp, T = t + 273,15 , oK
- Phương trỡnh tớnh toỏn cho phần hơi ẩm trong khụng khớ: Ph.V = Gh.Rh.T
Gh- Khối lượng hơi ẩm trong V (m3) của hổn hợp, kg; Rh- Hằng số chất khớ của hơi nước, Rh= 462 J/kg.K 1.1.2- Cỏc thụng số trạng thỏi của khụng khớ ẩm
1.1.2.1 Áp suất khụng khớ.
Ap suất khụng khớ thường được gọi là khớ ỏp, ký hiệulà B. Núi chung giỏ trị B thay
đổi theo khụng gian và thời gian. Đặc biệt khớ ỏp phụ thuộc rất nhiều vào độ cao, ở mức mặt nước biển, ỏp suất khớ quyển khoảng 1 at, nhưng ở độcao trờn 8000m của đỉnh Everest thỡ ỏp suất chỉ cũn 0,32 at và nhiệt độ sụi của nước chỉcũn 71oC (xem hỡnh 1-1). Tuy nhiờn trong kỹ thuật điều hũa khụng khớ giỏ trị chờnh lệch khụng lớn cú thể bỏ qua và người ta coi B khụng đổi. Trong tớnh toỏn người ta lấy ở trạng thỏi tiờu chuẩn Bo= 760 mmHg.
Đồ thị I-d của khụng khớ ẩm thường được xõy dựng ở ỏp suất B = 745mmHg và Bo= 760mmHg.
1.1.2.2 Nhiệt độ.
- Nhiệt độ là đại lượng biểu thị mức độ núng lạnh. Đõy là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến cảm giỏc của con người. Trong kỹ thuật điều hũa khụng khớ người ta thường sử dụng 2 thang nhiệt độ là độ C và độ F. Đối với một trạng thỏi nhất định nào đú của khụng khớ ngồi nhiệt độ thực của nú trong kỹ thuật cũn cú 2 giỏtrị nhiệt độ đặc biệt cần lưu ý trong cỏc tớnh toỏn cũng như cú ảnh hưởng nhiều đến cỏc hệ thống và thiết bị là nhiệt độ điểm sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt.
- Nhiệt độ điểm sương: Khi làm lạnh khụng khớ nhưng giữ nguyờn dung ẩm d (hoặc phõn ỏp suất ph) tới nhiệt độ ts nào đú hơi nước trong khụng khớ bắt đầu ngưng tụ thành nước bĩo hũa. Nhiệt độ tsđú gọi là nhiệt độ điểm sương (hỡnh 1-2). Như vậy nhiệt độ điểm sương của một trạng thỏi khụngkhớ bất kỳ nào đú là nhiệt độ ứng với trạng thỏi bĩo hũa và cú dung ẩm bằng dung ẩm của trạng thỏi đĩ cho. Hay núi cỏch khỏc nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ bĩo hũa của hơinước ứng với phõn ỏp suất phđĩ cho. Từ đõy ta thấy giữa tsvà d cú mối quan hệ phụ thuộc.
Những trạng thỏi khụng khớ cú cựng dung ẩm thỡ nhiệt độ đọng sương của chỳng như nhau. Nhiệt độ đọng sương cú ý nghĩa rất quan trọng khi xem xột khả năng đọng sương trờn cỏc bề mặt cũng như xỏc định trạng thỏi khụng khớ sau xử lý. Khi khụng khớ tiếp xỳc với một bề mặt, nếu nhiệt độ bề mặt đú nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ đọng sương ts thỡ hơi ẩm trong khụng khớ sẽ ngưng kết lại trờn bề mặt đú, trường hợp ngược lại thỡ khụng xảy ra đọng sương.
- Nhiệt độ nhiệt kế ướt: Khi cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt vào khụng khớ chưa bĩo hũa (I=const). Nhiệt độ của khụng khớ sẽ giảm dần trong khi độ ẩm tương đối tăng lờn. Tới trạng thỏi bĩo hồ ϕ= 100% quỏ trỡnh bay hơi chấm dứt. Nhiệt độ ứng với trạng thỏi bĩo hồ cuối cựng này gọi là nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kếướt và ký hiệu là tư. Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt là vỡ nú được xỏc định bằng nhiệt kế cú bầu thấm ướt nước (hỡnh 1-2).
Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thỏi lànhiệt độ ứng với trạng thỏi bĩo hũa và cú entanpi I bằng entanpi của trạng thỏi khụng khớ đĩ cho. Giữa entanpi I và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư cú mối quan hệ phụ thuộc. Trờn thực tế ta cú thể đo được nhiệt độ nhiệt kế ướt của trạng thỏi khụng khớ hiện thời là nhiệt độ trờn bề mặt thoỏng của nước.